[发明专利]光栅图像目标定位优化、波长特性分析方法及装置

说明书

本发明公开光栅图像目标定位优化、波长特性分析方法及装置，基于高斯曲面拟合法提取光栅图像中特征光斑中心，得到特征光斑的位置坐标和特征光斑的像质参数，计算得到特征光斑的半高宽，从而计算光斑成像的偏倚角度，根据光斑成像的偏倚角度对五自由度机械连杆平台的伺服电机控制系统进行校准；基于特征光斑的位置坐标对现有色散模型表中有偏差的位置信息进行更新，形成新的基准；基于特征光斑的位置坐标和已知波长组成的光源信息，对波长与特征光斑的位置坐标进行定标关系的拟合，并计算出特征光斑对应的可分辨波长和分辨率。通过高斯曲面拟合算法对图像光斑进行目标识别，由于光斑的非规则特征，提取的光斑中心坐标更加准确。

技术领域

本发明涉及基于光栅图像目标定位优化、波长特性分析方法及装置，属于光电测试技术 领域。

背景技术

在图像识别技术方面，目前已有多种光斑中心的亚像素提取方法，常用的有中心法、质 心法和拟合法等单一方法，拟合法主要有多项式拟合、高斯曲面拟合和椭圆拟合等，也有共 同使用几种单一方法的组合方法，如互相关和高斯曲面拟合相结合的方法。

传统目标定位算法在检测速度、抗干扰性和精度上各自都存在一定的不足。其中，传统 的质心法可以看成是以灰度为权值的加权法，只有灰度分布对称的目标才能获得理想的效果， 由于光学成像特性导致一些光栅图像具有非对称性，因此使用质心法计算光栅图像的目标位 置中心精度难以获得很大提高。经典的质心法适用于光斑形状规则和灰度比较均匀等场景下 的特征识别，否则识别出的光斑中心会与实际位置存在一定的误差。由于目标光源点光谱成 像的特点以及背景噪声干扰，造成了目标光斑中心存在偏离的情况，比如当光源传输距离较 远时，存在一定强度从侧面入射的光线，测量结果误差大、不可用。

由于目标光源点光谱成像的特点以及背景噪声的干扰，图像目标的自动识别和位置提取 精度受限。高精度光栅测量系统和光谱识别定标对于大口径空间天文望远镜观测至关重要， 将图像的智能识别与光栅测量系统相结合，可以解决传统光栅测试过程中目标识别困难和特 征难以提取的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供光栅图像目标定位优化、波长 特性分析方法及装置，由于CMOS相机拍摄的光栅图像存在底噪，光栅图像中的光斑灰度分布 函数可近似看作高斯分布，为了更好的增强光栅图像中的光斑特征并获取较为精准的光斑位 置，采用密度质心法和高斯曲面拟合法组合的图像识别方法。首先通过密度质心法进行光栅 图像预处理，然后采用高斯曲面拟合法提取光栅图像中的单个或多个目标的中心，从而为光 源的多波段特性分析奠定良好基础。

为达到上述目的，本发明提供光栅图像目标定位优化、波长特性分析方法，包括：

基于高斯曲面拟合法分别对光栅图像中所有特征光斑进行中心提取，得到所有特征光斑的位 置坐标和特征光斑的像质参数。

优先地，基于每个特征光斑的位置坐标和特征光斑的像质参数，计算得到对应特征光斑的半 高宽；

基于特征光斑的位置坐标计算光斑成像的偏倚角度，根据光斑成像的偏倚角度对五自由度机 械连杆平台的伺服电机控制系统进行校准；

基于特征光斑的位置坐标对现有色散模型表中有偏差的位置信息进行更新，形成新的基准；

基于特征光斑的位置坐标和已知波长组成的光源信息，对波长与特征光斑的位置坐标进行定 标关系的拟合；

基于特征光斑的半高宽和定标关系的拟合结果，计算出特征光斑对应的可分辨波长和分辨率。

优先地，基于高斯曲面拟合法分别对光栅图像中所有特征光斑进行中心提取，得到所有特征 光斑的位置坐标和特征光斑的像质参数，包括：

特征光斑的像质参数包括X轴方向的标准差σ_x和Y轴方向的标准差σ_y，